Si coloco tres diodos baratos de 200 V en una alimentación de 500 V en lugar de un diodo caro, ¿está garantizado que el sistema funcione correctamente?
Mi preocupación es la situación en la que dos de los diodos comparten 150 V y los 350 V restantes aparecen en el otro diodo, sacando el humo del acebo. ¿Sucedería algo así?
simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab
No, la tensión no se distribuye por igual.
La corriente de fuga inversa de los diodos no es un parámetro cuidadosamente controlado, y puede variar sustancialmente de una unidad a otra, incluso del mismo lote de fabricación. Cuando se colocan en serie, los diodos con la corriente de fuga más baja tendrán la tensión más alta a través de ellos, lo que hará que fallen, lo que a su vez aplicará una tensión excesiva a los diodos restantes, haciendo que también fallen.
La solución habitual es poner una resistencia de alto valor en paralelo con cada diodo. Seleccione el valor de la resistencia de modo que la corriente a través de la resistencia (cuando los diodos están en polarización inversa) sea aproximadamente 10 veces la corriente de fuga en el peor de los casos de cualquier diodo. Esto significa que la tensión inversa que aparece a través de los diodos no variará en más de un 10%.
Ten en cuenta que esto sigue significando que necesitas cierto margen en los valores nominales de los diodos. Por ejemplo, para 600 V de pico de tensión inversa, debe utilizar cuatro diodos de 200 V, no tres.
Hay otro fenómeno que también entra en juego. No todos los diodos se "apagan" a la misma velocidad al pasar de polarización directa a polarización inversa. De nuevo, los diodos "mejores" (los más rápidos) fallarán primero. La solución para esto es colocar también un condensador, de unos 10 a 100 nF, en paralelo con cada diodo. Esto limita el tiempo de subida (dV/dt) de la tensión inversa, permitiendo que todos los diodos conmuten antes de que suba demasiado.
Además de la solución mencionada por @DaveTweed podrías considerar usar diodos Zener en paralelo a cada diodo así:
Este esquema funciona de la siguiente manera: si uno de los diodos sube debido a su menor corriente de fuga, su Zener empezará a romperse y dará más corriente a los otros diodos haciendo que tomen más tensión del diodo más débil (= con la menor corriente de fuga). Otra posibilidad es considerar que los diodos Zener no permitirán que la tensión supere la tensión de ruptura del diodo Zener (que debería ser inferior a la tensión de ruptura de los diodos). Pero Zeners no funciona como un interruptor así que me gusta la primera explicación :)
Nunca he probado esto en la realidad, pero funciona bien en LTSpice y no veo ninguna razón para que esto falle.
Esta solución será ligeramente mejor que las resistencias en paralelo porque los diodos Zeners darán mucha menos corriente de fuga. Pero es más cara.
Sólo un problema con esta solución: probablemente no podrás encontrar diodos Zener para tensiones superiores a 200 voltios - probablemente tendrás que utilizar varios diodos Zener en serie para cada diodo, lo que puede acabar en una solución voluminosa.
Además de la excelente respuesta de Dave Tweed, he encontrado una guía muy útil para calcular los valores de las resistencias y condensadores en derivación para una cadena de diodos conectados en serie. Esto forma una red de reparto de tensión que asegura una distribución equitativa de la tensión inversa a través de los diodos en serie:
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